JP3841134B2

JP3841134B2 - カップリング

Info

Publication number: JP3841134B2
Application number: JP20249398A
Authority: JP
Inventors: 光博米谷
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 1998-07-17
Filing date: 1998-07-17
Publication date: 2006-11-01
Anticipated expiration: 2018-07-17
Also published as: JP2000035050A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動側の回転軸と従動側の回転軸とを弾性的に接続すると共に両軸間での伝達振動を吸収するカップリングに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のカップリングとしては、従来、例えば図５に示すようなものがある。（Ａ）は軸心と平行な方向から見た外観図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＶ−Ｖ断面図である。このカップリング１００は、円環状の内周側接続子１０１と、その外周側に同心的に配置された円環状の外周側接続子１０２と、これら内周側接続子１０１及び外周側接続子１０２の対向周面１０１ａ，１０２ａ間に一体的に接着されたエラストマからなる円環状の弾性体１０３とを備える。
【０００３】
すなわちこのカップリング１００は、内周側接続子１がその内周孔１０１ｂにおいて駆動側回転軸及び従動側回転軸のうちの一方の軸端（図示省略）に取り付けられ、外周側接続子１０２がその円周方向等間隔で開設された連結孔１０２ｂに挿通されるボルトを介して前記駆動側回転軸及び従動側回転軸のうちの他方の軸端に形成されたヨーク（図示省略）に取り付けられることによって、駆動側回転軸の回転を従動側回転軸へ伝達すると共に、弾性体３の変形特性によって、駆動側回転軸と従動側回転軸の軸心の方向が異なる接続状態（こじり状態）での回転伝達を許容し、かつ前記両軸間での伝達振動を吸収するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この種のカップリングは、軸間での優れた振動絶縁性を有し、しかもトルク伝達力が大きく、駆動側と従動側の不整合状態でも確実にトルク伝達を行うといった性能を有するものであることが望ましい。そしてそのためには、弾性体１０３は捩り方向（円周方向）に対して変位初期はばね定数が小さいが変位量が大きくなるとばね定数が十分に大きくなり、また軸方向に対してはばね定数が低いものであることが要求される。
【０００５】
しかし、図５に示す従来構造のカップリング１００によれば、弾性体１０３のばね特性はそのエラストマの材質によって決まってしまうものであるため、このような全ての要求を満足させることはできず、したがって例えばトルク変動吸収性を向上させるために捩り方向ばね定数を低く設定した場合は、トルク伝達力も低下してしまうという問題が指摘される。
【０００６】
本発明は、上記のような事情のもとになされたもので、その主な技術的課題とするところは、捩り方向のばね定数が捩り変位初期は低く、所定の捩り変位量以上では高くなり、かつ軸方向のばね定数が低いカップリングを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した技術的課題は、本発明によって有効に解決することができる。すなわち本発明に係るカップリングは、大径部と小径部を円周方向交互に有する形状の内周側接続子と、この内周側接続子の外周側に同心的に配置され内周形状が前記内周側接続子の外周形状と略相似の外周側接続子と、前記内周側及び外周側接続子の対向周面間に弾性的に連結された弾性体とを備え、この弾性体は、前記対向周面と平行な方向に連続して延びる折り返し襞部を有し、前記内周側及び外周側接続子の互いの捩り角度が所定角度以上で前記折り返し襞部が前記内周側接続子の大径部と前記外周側接続子の小径部との間で圧縮状態となる蛇腹状を呈するものである。なお、ここでいう「大径部と小径部を円周方向交互に有する形状」としては、例えば軸方向投影形状がほぼ多角形のものや、楕円形のもの等がある。また、「円周方向」とは、当該カップリングの軸心を中心とする円周の方向のことである。
【０００８】
本発明に係るカップリングは、内周側接続子が駆動側回転軸及び従動側回転軸のうちの一方の軸端に取り付けられ、外周側接続子が前記駆動側回転軸及び従動側回転軸のうちの他方の軸端に取り付けられ、弾性体の可撓性によって駆動側及び従動側の軸方向及びこじり方向の変位や不整合を良好に吸収する。そして、トルクの入力によって駆動側と従動側との間に捩り変位を生じると、内周側接続子における大径部と外周側接続子の内周面における小径部との距離の変化に伴って蛇腹状弾性体が撓み変形を受ける。
【０００９】
内周側及び外周側接続子の相対的な捩り角度が所定角度未満では、弾性体の折り返し襞部の撓み変位によって捩り方向ばね定数が低くなり、優れた吸振性を奏する。また、トルクの増大によって前記捩り角度が所定角度以上に増大すると、内周側接続子における大径部と外周側接続子の内周面における小径部が互いに接近した部分では、蛇腹状弾性体の折り返し襞部が互いに密接して圧縮されるのでばね定数が増大し、確実なトルク伝達が行われる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係るカップリング１の好ましい一実施形態を示すもので、（Ａ）は軸心と平行な方向から見た外観図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＩ−Ｉ断面図である。このカップリング１において、参照符号１１は軸方向の投影形状が正三角形の各頂点部分をアール状にした形状を呈する内周側接続子、参照符号１２はこの内周側接続子１１の外周側に同心的に配置され内周面１２ａが前記内周側接続子１１の外周面１１ａと略相似形状を呈する外周側接続子である。すなわち内周側及び外周側接続子１１，１２は、正三角形の各頂点に対応するアール状の大径部１１１，１２１と、正三角形の各辺に相当する平坦な小径部１１２，１２２を交互に有するものである。
【００１１】
内周側接続子１１にはその外周形状と略相似の開口形状を呈する軸孔１１ｂが開設されており、また外周側接続子１２の外周面には、各大径部１２１と円周方向６０°異なる位置にそれぞれ連結孔１２３ａが開設されたフランジ部１２３が突設されている。また、無負荷状態すなわちトルク未入力状態では、この内周側及び外周側接続子１１，１２は、大径部１１１，１２１が互いに同位相すなわち径方向に並んだ状態にある。
【００１２】
参照符号１３は前記内周側接続子１１の外周面１１ａとこれに対向する外周側接続子１２の内周面１２ａとの間に介在する弾性体である。この弾性体１３はエラストマで成形されたものであって、その内周縁１３ａは全周が内周側接続子１１の外周面１１ａに、外周縁１３ｂは全周が外周側接続子１２の内周面１２ａにそれぞれ一体的に接着されている。また、この弾性体１３には、軸方向に略Ｖ字形に屈曲した断面形状を呈する複数の折り返し襞部１３１が反復形成された蛇腹状を呈するものであり、各折り返し襞部１３１は、内周側接続子１１の外周面１１ａ及び外周側接続子１２の内周面１２ａと平行な方向（相似形状）に連続して延びている。
【００１３】
図２は、上記構成を備えるカップリング１の使用状態を示すものである。すなわちこのカップリング１における内周側接続子１１は、軸孔１１ｂに一方（例えば駆動側）の回転軸２の軸端２ａが挿通され、この軸端２ａが前記軸孔１１ｂと対応する断面形状であることによって係合される。また、外周側接続子１２は、その各フランジ部１２３の連結孔１２３ａに挿通したボルト１４を介して、他方（例えば従動側）の回転軸３の軸端に円周方向１２０°間隔で形成したヨーク３ａに取り付けられる。そしてこれによって、一方の回転軸２とこれに相対する他方の回転軸３とを連結し、弾性体１３の可撓性によって前記両回転軸２，３間の軸方向及びこじり方向の変位や不整合を良好に吸収する。
【００１４】
本実施形態によるカップリング１は、捩り角度が所定角度θ未満である場合には捩り方向ばね定数が低く、前記角度θ以上の捩り角度では捩り方向ばね定数が高くなる二段特性を有する。
【００１５】
図３は、カップリング１が捩りを受けた状態を示すもので、（Ａ）は軸心と平行な方向から見た外観図、（Ｂ）は（Ａ）におけるIII- III断面図である。すなわち、回転軸２，３間で伝達トルクが入力されることによって、回転軸２側の内周側接続子１１と回転軸３側の外周側接続子１２が互いに捩り変位されると、図３（Ａ）に示すように、内周側接続子１１における大径部１１１と外周側接続子１２における大径部１２１の位相が変化するのに伴って、前記内周側及び外周側接続子１１，１２の対向周面１１ａ，１２ａ間の距離が変化し、その間に介在する蛇腹状の弾性体１３は各折り返し襞部１３１の屈曲角度が変化するように撓み変形を受ける。
【００１６】
例えば図３（Ａ）では内周側接続子１１がその外周の外周側接続子１２に対して相対的に時計方向へ捩り変位しており、これに伴って、弾性体１３は、内周側接続子１１の大径部１１１の時計方向側では各折り返し襞部１３１の間隔が狭まり、反時計方向側では逆に各折り返し襞部１３１の間隔が開くように変形を受けている。そしてこの変形過程では、弾性体１３の捩り方向ばね定数は低いので、前記両回転軸２，３間での振動の伝達を有効に吸収する。
【００１７】
また、トルクの増大によって内周側接続子１１と外周側接続子１２との相対的な捩り角度が所定角度θ以上に増大すると、その時点で、内周側接続子１１における大径部１１１と外周側接続子１２の平坦な小径部１２２の内周面とが最も接近した部分では、図３（Ｂ）に示すように、弾性体１３における各折り返し襞部１３１同士が互いに密接し、圧縮状態となる。このため弾性体１３の捩り方向ばね定数が増大して、内周側接続子１１と外周側接続子１２との間の過大な捩り変位が抑制され、確実なトルク伝達が行われる。
【００１８】
弾性体１３の折り返し襞部１３１が互いに密接して圧縮状態になる時の内周側接続子１１と外周側接続子１２の捩り角度θは、図１に示す無負荷状態における前記内周側及び外周側接続子１１，１２の対向周面１１ａ，１２ａ間の距離と、径方向に隣接する折り返し襞部１３１，１３１間のＶ字状隙間１３２の和（言い換えれば折り返し襞部１３１の肉厚の和）との関係によって設定できる。例えば内周側及び外周側接続子１１，１２が図１と同一のものである場合、図４に示す実施形態のように、前記Ｖ字状隙間１３２を細いスリット状に形成し、あるいはその本数を少なくすることによって、小さい捩り角度で前記Ｖ字状隙間１３２が消滅して圧縮状態となる。
【００１９】
なお、本発明は、図示の実施形態によって限定的に解釈されるものではない。例えば、図１に示す実施形態では、内周側接続子１１の軸孔１１ｂを、この接続子１１の外周形状と対応する略正三角形状としたが、これは通常の軸孔と同様に円形とし、キーによって回転軸２と係合させるようにしても良い。
【００２０】
また、上述の実施形態においては、内周側及び外周側接続子１１，１２の対向周面１１ａ，１２ａの軸方向の投影形状が正三角形の各頂点部分をアール状にした形状となっているが、上述のように前記対向周面１１ａ，１２ａ間の距離と、径方向に隣接する折り返し襞部１３１，１３１間のＶ字状隙間１３２の大きさとの関係等によっては、他の多角形（例えば正方形）の各頂点部分をアール状にしたものや、楕円形状のもの、多角形の辺に相当する小径部１１２，１２２を内周側又は外周側へ湾曲させた形状等にしても、所定の捩り角度で弾性体１３が圧縮状態になる構成とすることが可能である。
【００２１】
【発明の効果】
本発明のカップリングによると、捩り角度が所定角度未満では弾性体のばね定数が小さいので軸間での優れた振動絶縁性を有し、所定の捩り角度以上では弾性体が圧縮状態となってそのばね定数が十分に大きくなるため、トルク伝達力が増大し、確実にトルク伝達を行うといった性能を実現することができる。また弾性体は蛇腹状であることによって軸方向に対するばね定数が低いため、両軸間の軸方向及びこじり方向の変位や不整合を良好に吸収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るカップリングの好ましい一実施形態を示すもので、（Ａ）は軸心と平行な方向から見た外観図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＩ−Ｉ断面図である。
【図２】上記実施形態のカップリングの使用状態を示す縦断面図である。
【図３】上記実施形態のカップリングが捩りを受けた状態を示すもので、（Ａ）は軸心と平行な方向から見た外観図、（Ｂ）は（Ａ）におけるIII- III断面図である。
【図４】本発明に係るカップリングの他の実施形態を示す半断面図である。
【図５】従来技術に係るカップリングを示すもので、（Ａ）は軸心と平行な方向から見た外観図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＶ−Ｖ断面図である。
【符号の説明】
１カップリング
１１内周側接続子
１１ａ外周面
１１ｂ軸孔
１１１大径部
１１２小径部
１２外周側接続子
１２ａ内周面
１２１大径部
１２２小径部
１２３フランジ部
１２３ａ連結孔
１３弾性体
１３ａ内周縁
１３ｂ外周縁
１３１折り返し襞部
１３２Ｖ字状隙間

Claims

大径部（１１１）と小径部（１１２）を円周方向交互に有する形状の内周側接続子（１１）と、
この内周側接続子（１１）の外周側に同心的に配置され内周形状が前記内周側接続子（１１）の外周形状と略相似の外周側接続子（１２）と、
前記内周側及び外周側接続子（１１，１２）の対向周面（１１ａ，１２ａ）間に弾性的に連結された弾性体（１３）とを備え、
この弾性体（１３）は、前記対向周面（１１ａ，１２ａ）と平行な方向に連続して延びる所要数の折り返し襞部（１３１）を有し、前記内周側及び外周側接続子（１１，１２）の互いの捩り角度が所定角度（θ）以上で前記折り返し襞部（１３１）が前記内周側接続子（１１）の大径部（１１１）と前記外周側接続子（１２）の小径部（１２２）との間で圧縮状態となる蛇腹状を呈することを特徴とするカップリング。